DE1926980B2 - Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines fremderregten, über einen Ankerstromrichter gespeisten Gleichstrommotors mit Reihenschlußverhalten - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines fremderregten, über einen Ankerstromrichter gespeisten Gleichstrommotors mit ReihenschlußverhaltenInfo
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Description
55
Djp. Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines
fremderregten, über einen von einem Ankerstromregler gesteuerten Ankerstromrichter gespeisten
Gleichstromn-iolors mit Reihenschlußverhalten, dessen
Ankerstrom-Istwert als Maß für den Feldstrom-Sollwert verwendet wird und dessen Feld oberhalb
eines einstellbaren Wertes des Aufsteuergrades des Ankerstromrichters kontinuierlich geschwächt wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der Zeitschrift »Elektrische Bahnen«, 38. Jahrgang (1967), Heft 10,
S. 230 bis 237, bekannt. Der Wert des Aufsteuergrades, oberhalb dessen das Feld geschwächt wird, wird
dabei durch einen netzspannungsabhängigen Schwellwert der Ankerspannung erfaßt, ab welchem
die Stromregelung durch eine Spannungsregelung ersetzt wird. Erfassung und Vergleich der Ankerspannung
und der Netzspannung bedeuten jedoch einen unerwünschten Aufwand.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur
Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit welchem es möglich ist, einen fremderregten Gleichstrommotor
mit Reihenschlußverhalten im Feldschwächbetrieb zu betreiben, ohne daß eine Erfassung
und ein Vergleich der Ankerspannung und der Netzspannung erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch
gelöst, daß das Feld in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Ankerstromreglers geschwächt
wird.
Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang eines Ankerstrom-Istwertgebers nicht nur mit dem Eingang des Ankerstromreglers,
sondern auch mit dem Eingang eines ersten Verstärkers verbunden ist, dessen Ausgang über ein
in Abhängigkeit von der Aussteuerung des Ankerstromreglers veränderbares Feldstrom-Sollwertstellglied
mit dem Eingang eines Feldstromreglers verbunden ist.
Die in Abhängigkeit vom Aufsteuergrad des Ankersiromrichters,
d. h. von der Ankerspannung erfolgende Feldschwächung wird somit vorteilhaft ermöglicht,
ohne daß besondere Vorkehrungen zur Erfassung der Ankerspannung getroffen werden müssen.
Da auch der bisher übliche Vergleich der Ankerspannung mit der Netzspannung entfällt, wird der
Schaltunnsaufbau erheblich vereinfacht.
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Patentansprüchen 3 bis 6 gekennzeichnet.
An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung erläutert.
F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Schaltungsaufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung;
die
Fig. 2,3 und4 zeigen Kennlinienverläufe der in
F i g. 1 verwendeten Regler und Verstärker.
Der Anker 1 α eines Gleichstrommotors 1 wird über einen nur schematisch dargestellten steuerbaren
Ankerstromrichter 2 gespeist. Die Feldwicklung \b
des Gleichstrommotors wird über einen ebenfalls nur schematisch dargestellten steuerbaren Feldstromrichter
3 gespeist. Die Aussteuerung des Ankerstromrichters 2 bzw. des Feldstromrichters 3 wird durch einen
Ankerstromregler 4 bzw. einen Feldstromregler 11. die jeweils Impulsgeneratoren 8 bzw. 13 aussteuern,
bestimmt. Dem Eingang des Ankerstromreglers 4 wird sowohl der von einem Ankerstrom-Sollwertgeber
7 gelieferte Ankerstrom-Sollwert lAsnU als auch
der von einem Ankerstrom-Istwertgeber 9 gelieferte Ankerstrom-Istwert IAht zugeführt. Der Ankerstrom-Istwert
wird gleichzeitig dem Eingang eines ersten Verstärkers 6 zugeführt. Der Ausgang dieses ersten
Verstärkers 6 liefert den Feldstrom-Sollwert /,.- so„,
der dem Eingang des Feldstromreglers 11 über
ein Feldstrom-Sollwertstellglied 10, 14, IS zugeführt
ψίΐά. Das Feldstrom-Sollwertglied besteht aus der
Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes 14 und eines Transistors 10 sowie eit;em dazu parallel
liegenden Nebenwiderstand 15, Der Feldstrom-istwert
If ist wird dem Feldstromregler 11 von einem
Feldstrom-Istwertgeber 12 geliefert. Der Ausgang des Ankerstromreglers 4 ist zusätzlich mit dem Eingang
eines zweiten Verstärkers S verbunden, dessen Ausgang si- die Basiselektrode des Transistors 10 angeschlossen
ist. Der Eingang dieses zweiten Verstärkers 5 ist über einen Vorwiderstand 16 negativ vorgespannt.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Der Ankerstromrichter 2 wird über den Ankerstromregler
4 und den Impulsgenerator 8 entsprechend der
Differenz des vorgegebenen Ankerstrom-Sollwertes IAsou und des Ankerstrom-Istwertrs IAist ausgesteuert.
Da der vom Ankerstrom-Istwertgeber 9 gelieferte Ankerstrom-Istwert IAist als Feldstrom-Sollwert verwendet
wird, wird dei Feldstromrichter 3 über den Feldstromregler 11 und den Impulsgenerator 13 so
ausgesteuert, daß der Gleichstrommotor 1 ein Reihenschlußverhalten
zeigt. Das bedeutet, daß der Feldstrom proportional zum Ankerstrom ansteigt. Der zweite Verstärker 5 wird über eine negative Vorspannung
so lange gesperrt, bis die Ausgangsspannung des Ankerstromreglers 4 einen gewünschten Betrag
erreicht hat. Solange, wie dieser zweik Verstärker 5 gesperrt ist, ist der Transistor 10 voll leitend, so
daß sein Innenwiderstand gering ist. Auf Grund des dann relativ geringen Gesamtwiderstandes des FeIdstrom-Sollwertstellgliedes
10, 14, 15 steht der volle Feldstrom-Sollwert Ifso1i am FclGstromregler 11 zur
Verfügung. Sobald die Ausgangsspannung des Ankerstromreglers 4 die gewünschte Größe erreicht hat,
wird der zweite Verstärker 5 ausgesteuert. Der durch seine Verstärkerausgangsspannung gesteuerte Transistor
10 wirkt wie ein Schiebewiderstand, dessen Innenwiderstand sich linear mit der Ausgangsspannung
des zweiten Verstärkers 5 ändert. Das Feld kann somit in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des
Ankerstromreglers 4 von seinem Maximum bis in die Nähe von Null geschwächt werden, denn wegen des
Parallelwiderstands 15 wird das Feld nicht ganz auf Null, sondern bis auf einen bestimmten Minimalwert
geschwächt. Wird der Ankerstrom-Sollwert verringert, dann wird auch die Ausgangsspannung des Ankerstromreglers
4 und damit auch die Ausgangsspannung des zweiten Verstärkers 5 wieder kleiner, so
daß der Transistor 10 wieder aufgesteuert wird und die Feldschwächung kontinuierlich abnimmt. Der
Ankerstromregler 4 arbeitet in der vorstehend beschriebenen Anordnung als Zweistufenregler.
ίο Die F i g. 2 bis 4, die die Kennlinienverläufe des
Ankerstromreglers 4, des zweiten Verstärkers 5 und des Feldstrom-Sollwertes lFsM zeigen, lassen diese
Zusammenhänge leicht erkennen. In F i g. 2 ist die Abhängigkeit der Ausgangsspannung £/4 des Anker-
Stromreglers 4 von der Regelabweichung Xw dargestellt.
F i g. 3 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung V5 des zweiten Verstärkers 5 von der Ausgangsspannung
U4 des AnkerstromregJers 4.
»ο F i g. 4 gibt schließlich die Abhängigkeit des Feldstrom-Sollwertes
Iρ son von der Ausgangsspannung
t/4 des Ankerstromreglers 4 wieder. Man erkennt,
daß der Arikerstromregler 4 im Kennlinienbereich PO bis Pl den Ankerstromrichter 2 proportional zur
Regelabweichung Xw aussteuert und im Bereich P1
bis P 2 zusätzlich das Feld schwächt.
Der Feldschwächbeginn läßt sich durch Änderung des Vorwiderstandes 16 leicht einstellen. Man kann
somit die Arisprechschwelle der Feldschwächung beliebig ändern und somit auch in den Bereich legen, in
dem der Ankerstromrichter 2 noch nicht voll ausgesteuert ist. Der Grad der Feldschwächung kann
durch Änderung der Widerstände 14 und 15 ebenfalls leicht eingestellt werden. Damit sich die Vorteile
der erfindungsgemäßen Anordnung voll auswirken, ist es jedoch zweckmäßig, daß die maximale Ausgangsspannung
des Ankerstromreglers 4 sü groß ist, daß der Ankerstromrichter 2 bereits vorher voll ausgesteuert
ist. Günstig ist es beispielsweise, die maxi-
male Ausgangsspannung des Ankerstromreglers 4 so zu wählen, daß der Ankerstromrichter 2 bereits bei
90 Prozent der maximalen Ausgangsspannung voll ausgesteuert ist. Mit den übrigen 10 Prozent der Ausgangsspannung
kann dann der bis dahin blockierte
zweite Verstärker 5 ausgesteuert werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Steuerung der Drehzahl eines fremderregten, über einen von einem Ankerstromregier
gesteuerten Ankerstromrichter gespeisten Gleichstrommotors mit Reihenschlußverhalten, dessen Ankerstrom-Istwert als Maß
für den Feldstrom-Sollwert verwendet wird und dessen Feld oberhalb eines einstellbaren Wertes
des Aufsteuergrades des Ankerstromrichfers kontinuierlich geschwächt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Feld in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Ankerstromreglers
geschwächt wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang eines Ankerstrom-Istwertgebers (9) nicht nur mit dem Eingang des Ankerstromreglers
(4), sondern auch mit dem Eingang eines ersten Verstärkers (6) verbunden ist, dessen Ausgang
über ein in Abhängigkeit von der Aussteuerung des Ankerstromreglers (4) veränderbares
Feldstrom-Sollwertstellglied (10, 14, 15) mit dem Eingang eines Feldstromreglers (11) verbunden
ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldstrom-SollwertsteH-glied
aus einem ohmschen Widerstand (14) und einem dazu in Reihe liegenden Transistor (10) in
Emitterschaltung besteht, dessen Basiselektrode an den Ausgang eines eingangsseitig mit dem
Ausgang des Ankerstromreglers (4) verbundenen zweiten Verstärkers (5) geschaltet ist, und daß der
Reihenschaltung aus ohmschem Widerstand (14) und Transistor (10) ein Nebenwidtrstand (15)
parallel geschaltet ist, der einen Minimalwert des Feldstrom-Sollwertes gewährleistet.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärker (5)
durch eine über einen Vorwiderstand (16) zugeführte Vorspannung so lange gesperrt ist, bis die
Ausgangsspannung des Ankerstromreglers (4) einen bestimmten Wert erreicht hat.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (16) zur
Einstellung des gewünschten Feldschwächbeginns einstellbar ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ohnuchen
Widerstände (14, 15) des Feldstrom-Sollwertstellgliedes zur Einstellung des gewünschten
Feldschwächgrades einstellbar sind.
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- 1970-05-22 FR FR7018856A patent/FR2044819A1/fr not_active Withdrawn
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GB1307643A (en) | 1973-02-21 |
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